Показатели физических свойств

В лаборатории определяют следующие характеристики грунтов: влажность, плотность частиц грунта, гранулометрический (механический) состав, зольность торфа, степень разложения торфа, пластичность, сжимаемость, сопротивляемость сдвигу.

Влажность слабых грунтов определяют в соответствии с ГОСТ 5180.

Торфяные грунты высушивают при температуре от 100 ^oС до 105 ^oС. После высушивания масса сухой навески должна быть не менее 2 – 3 г. Для обеспечения этого условия навеска сырого грунта должна составлять не менее 20 г.

Для неоднородных торфов и илов высокой естественной влажности рекомендуется производить не менее трех параллельных определений влажности. За окончательный результат принимают среднее арифметическое полученных значений.

При работе с монолитами для контроля влажности следует отбирать одну пробу массой не менее 100 г для получения среднего контрольного значения.

Влажность W, %, определяют по отношению массы воды в данной навеске торфа к массе сухой навески

, (В.2)

где m – масса бюкса;

m₀ – масса бюкса с сухим грунтом;

m₁ – масса бюкса с влажным грунтом.

При определении плотности частиц грунта и зольности воздушно-сухого грунта необходимо вводить поправку на гигроскопическую влажность, представляющую собой содержание воды в воздушно-сухом образце, удаляемой при 100 ^oС – 105 ^oС, выраженные в процентах от массы воздушно-сухого грунта.

Гигроскопическая влажность определяется методом высушивания (ГОСТ 5180).

Зольность торфа – это масса золы, оставшейся от сжигания торфа, отнесенная к массе сухой пробы и выраженная в процентах. Сущность метода заключается в следующем: навеску (1 – 2 г сухого торфа) сжигают в муфельной печи, а остаток прокаливают при температуре (800±25) ^oС до постоянной массы (допустимая разница с последующей массой – 0,006 г).

Зольность торфа Z, %, определяют по формуле

Z = 100, (В.3)

где Р – масса тигля с золой, г;

Р₁ – масса пустого прокаленного тигля, г;

Р₀ – масса сухого торфа, г.

При определении зольности разница двух параллельных испытаний не должна составлять более 2 %.

При использовании навески сухого грунта параллельно со сжиганием торфа определяют влажность и затем пересчитывают массу влажной навески на сухую.

Потерю при прокаливании П, % (или содержание органических веществ для некарбонатных грунтов) вычисляют по формуле

П = 100 - Z. (В.4)

Рисунок В.2 ¾ Эпюры изменений по глубине болота влажности, сопротивлений сдвигу и зондированию в зависимости от геолого-литологического строения болота (пример) а ¾ сопротивление зондированию; б ¾ влажность; в ¾ сопротивление сдвигу; г ¾ геолого-литологический разрез

Рисунок В.3 ¾ Торфяной бур ТБ-5

1 ¾ винт; 2 ¾ полуконус; 3 ¾ нож; 4 ¾ сердечник; 5 ¾ ложка

Рисунок В.4 ¾ Грунтонос конструкции Фурса для взятия монолитов илов и других глинистых грунтов мягкопластичной и скрытотекучей консистенций

1 ¾ тормозная лопасть; 2 ¾ башмак; 3 ¾ лепесток; 4 ¾ нижний стакан; 5 ¾ гильза; 6 ¾ верхний стакан; 7 ¾ головка

Степень разложения торфа – это процентное содержание бесструктурной массы и мельчайших негумифицированных остатков, имеющихся в данной навеске, к массе всей навески.

Степень разложения торфа определяют химическими и физическими методами.

В полевых и лабораторных условиях применяют следующие физические методы: микроскопический, весовой, глазомерно-макроскопический, центрифугирование.

В отчетной документации по обследованию болота необходимо указывать способ определения степени разложения.

Микроскопический метод. Пробу торфа 30 – 40 г помещают на листок картона, тщательно перемешивают и разравнивают тонким слоем. Из 10 мест пробы отбирают три пробы по 0,5 см³ торфа, помещают их на предметные стекла, разравнивают тонким слоем, добавляют несколько капель воды и покрывают покровным стеклом.

Затем рассматривают на каждом стекле (в равных его частях) до 10 зон под микроскопом (при увеличении в 100 раз) и в процентах оценивают площадь, занятую частицами размером 0,25 мм, относительно всей площади зоны, занятой торфом.

Степень разложения определяют как среднее арифметическое из всех 30 определений с округлением до 5 %.

Весовой метод. Навеску 50 г делят на две равные части, одну из которых высушивают в термостате при температуре 105 ^oС и взвешивают с точностью до второго знака, а вторую отмучивают струей воды на сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Отмучивание продолжают до тех пор, пока из сита не будет вытекать прозрачная вода. Оставшиеся на сите промытые растительные частицы высушивают в термостате до сухого состояния при t = 105 ^oС и взвешивают.

Степень разложения R, %, определяют по формуле

×100, (В.5)

где а – масса сухого волокна из отмученной навески, г;

В – то же, из неотмученной навески, г.

Степень разложения торфа центрифугированием определяют по ГОСТ 10650.

Степень волокнистости – это содержание в твердой фазе торфа волокнистых остатков размером более 0,25 мм, выраженное в процентах от объема твердой фазы. Степень волокнистости можно определять через степень разложения. Если степень разложения устанавливают микроскопическим способом, то степень волокнистости Ф, %, допускается вычислять по формуле

Ф = 100 - R_м . (В.6)

Если степень разложения определяют весовым методом R_в, то для вычисления Ф необходимо степень разложения в весовых процентах пересчитать на степень разложения в процентах объема, с использованием значений плотности частиц волокнистой и гумусной фракций.

Пределы пластичности определяют для минеральных и органо-минеральных болотных грунтов. Границу текучести грунта определяют с помощью «балансирного конуса» по ГОСТ 5180.

Определение нижней границы пластичности производят раскатыванием в шнур по ГОСТ 5180.

Результаты определения пределов пластичности заторфованных грунтов следует сопровождать указанием процентного содержания (по массе) растительных остатков, если масса их составляет более 5 % массы сухой минеральной части грунта.

Плотность частиц грунта может быть определена различными методами.

При использовании пикнометрического метода плотность частиц грунта определяют как отношение массы частиц грунта, высушенного при температуре от 100 ^oС до 105 ^oС до постоянной массы, к объему этих частиц в соответствии с ГОСТ 5180.

Плотностью грунта называется его масса в единице объема. Определяют методом режущего кольца или методом гидростатического взвешивания образца, покрытого пленкой парафина (ГОСТ 5180).

Метод режущего кольца применяют в тех случаях, когда объем и форма отбираемого образца могут быть сохранены только с помощью жесткой обоймы. Метод гидростатического взвешивания можно применять для образцов неправильной формы. Для определения плотности можно рекомендовать также волюмометрический метод.

Ботанический состав торфа определяют с помощью микроскопа по характеру неразложившихся растительных остатков в соответствии с описанием различных видов торфа. При определении ботанического состава торфа, кроме того, следует пользоваться классификацией видов торфа, а также соответствующими атласами и руководствами.

Название «ботанического вида» торфу дается по остаткам, которых в данном образце более 15 %. Если, например, в составе образца осоки – 30%, древесных остатков – 40%, гипнума –20% и сфагнума – 10 %, то торф называют гипново-осоково-древесным.